تطبيقات قانون الغاز المثالي: الكتلة المولية والكثافة والحجم

تتوافق جميع الغازات المثالية،في السلوك،لعلاقة معينة بين الضغط والحجم،والمولات ودرجة الحرارة،وفقًا لقانون الغاز المثالي. في هذه المعادلة،R وهو ثابت الغاز المثالي. يسمح إعادة ترتيب المعادلة بحساب أياًمن المتغيرات،طالما أن الثلاثة الآخرين معروفين.

على سبيل المثال،ما هو حجم مول واحد من غاز مثالي تحت ظروف درجة حرارة وضغط قياسيين؟يختصر بـ STP،هذه الشروط هي 0 درجة مؤوية و 273 كلفن و 1 atm. إعادة ترتيب المعادلة واستبدالها بقيم n 1 مول،والحرارة 273 كلفن و ضغط 1 atm،وثابت الغاز المثالي 0.08, 206 لترات لكل مول-كلفن،يحتل مول واحد من الغاز المثالي حجم 22.4 لتر. هذا هو الحجم المولي عند STP،وهو أيضًا تقدير تقريبي جيد للعديد من الغازات الشائعة.

في درجات حرارة أعلى وضغوط منخفضة،يتمدد الغاز وحجمه المولي لدرجة أكبر مما هو عليه في الظروف القياسية. في درجات حرارة منخفضة وضغوط أعلى،يكون الحجم المولي أصغر. كمية أخرى مفيدة من الغاز هي كثافته.

لنتذكر أن عدد المولات،n،يساوي كتلة الغاز مقسوم على الكتلته المولية. استبدال هذه العلاقة في معادلة الغاز المثالية،ثم اعادة الترتيب،ينتج عنه تعبير للكتلة فوق الحجم أو الكثافة. من هذه المعادلة،كثافة الغاز تتناسب طرديا مع كتلته المولية.

هذا هو السبب في أن بالونات الهيليوم تطفو بعيدًا عندما يطلق سراحها في الخارج. الكتلة المولية،وبالتالي كثافة الهليوم،أقل بكثير من الهواء،المكو